N-Acetylcystein verbessert die lysosomale Funktion und beschleunigt den Abbau von Photorezeptoraußensegmenten in der RPE-Zellkultur

Zusammenfassung

Hintergrund: Oxidativer Stress führt zu peroxidierten Photorezeptoraußensegmenten (ROS), die mit zunehmendem Alter nur inkomplett im RPE abgebaut und sich in der Folge im lysosomalen System als toxisches Lipofuszin ablagern. Lysosomale Dysfunktion und Apoptose sind zentrale Schritte bei der Pathogenese von Makuladegenerationen wie z. B. AMD. In primären humanen RPE-Zellkulturen untersuchten wir den antioxidativen Effekt von N-Acetylcystein (ACC) auf lysosomale Funktionen. Methoden: Primäre humane RPE-Zellkulturen wurden mit regulären oder oxidierten humanen sowie porzinen ROS beladen und mit ACC behandelt. Das lysosomale Volumen und Akkumulation autofluoreszenten Materials wurde mittels [14C]Methylaminakkumulation und FACS-Analyse gemessen sowie lysosomale Komponenten mittels Proteomanalyse identifiziert. Ergebnisse: ACC reduzierte das lysosomale Gesamtvolumen der Kontrolle, mit ROS und oxidierten ROS inkubierten RPE-Zellen. Beladung mit ROS führt zu einer verstärkten Einlagerung autofluoreszenten Materials, welche nach Behandlung mit ACC abgeschwächt werden konnte. Die Proteomanalyse ergab unter ACC eine generelle Herabregulierung lysosomal akkumulierender Proteine. Schlussfolgerung: ACC ist ein wirksames Antioxidans, das ROS-abhängige Stoffwechseleinschränkungen in der RPE-Zellkultur effektiv verbessern kann. Vorstellbar ist eine Wirkung gegen oxidative Schäden im RPE und damit eine Prophylaxe bei Makuladegenerationen wie beispielsweise AMD.

Abstract

Background: In the retinal pigment epithelium (RPE) lipofuscin granules accumulate with age in the lysosomal compartment mainly as a byproduct of constant phagocytosis of oxidized membranous discs shed from photoreceptor outer segments. Antioxidative defiency and prooxidative conditions in the RPE play a key role in the pathogenesis of RPE dysfunction and macular degenerations such as ARMD. In human RPE cell cultures we investigated the antioxidative effect of N-acetylcysteine (ACC) on lysosomal functions. Methods: Primary human RPE cell cultures were loaded with regular or oxidized human and porcine rod outer segments (ROS) and treated with ACC. Lysosomal volume and accumulation of autofluorescent material was measured using [14C] methylamine accumulation and FACS analysis. The regulation pattern of lysosomal proteins were investigated by proteome analysis. Results: ACC reduced total lysosomal volume in control, ROS and oxidized ROS fed RPE cells. After ROS incubation increased accumulation of autofluorescent material was measured. ACC treatment decreased intracellular accumulation. Furthermore, incubation with ACC leads to a general down regulation of lysosomal proteins. Conclusion: In our cell culture model of ROS fed RPE cells simulating aged RPE ACC improves lysosomal volume and metabolism. Therefore ACC may represent a new prophylactic and causal treatment option for AMD.

Schlüsselwörter

RPE - Lysosomen - Lipofuszin - N-Acetylcystein - AMD

Key words

RPE - lysosomes - lipofuscin - N-acetylcysteine - ARMD

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